大開(kāi)距真空開(kāi)斷電弧研究基本信息

真空開(kāi)關(guān)和SF6開(kāi)關(guān)是60年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的兩大類(lèi)新穎電力開(kāi)關(guān)，真空開(kāi)關(guān)在中壓領(lǐng)域占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，SF6開(kāi)關(guān)以其優(yōu)異的特性占據(jù)了目前高壓、超高壓領(lǐng)域幾乎所有份額。但SF6氣體對(duì)環(huán)境造成的危害已越來(lái)越來(lái)引起重視，開(kāi)發(fā)環(huán)保型的高壓開(kāi)關(guān)具有重要意義。在眾多類(lèi)型的斷路器中，真空斷路器幾乎對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，是符合環(huán)保要求的產(chǎn)品?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展使真空開(kāi)關(guān)向高電壓大容量方向發(fā)展條件已具備，其開(kāi)發(fā)研究已引起了國(guó)內(nèi)外的高度重視。真空滅弧室是真空開(kāi)關(guān)的心臟，大開(kāi)距真空開(kāi)斷電弧特性及其控制是真空滅弧室向高電壓發(fā)展過(guò)程中需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，也是前沿問(wèn)題。本項(xiàng)目擬對(duì)大開(kāi)距條件下真空開(kāi)斷電弧特性以及縱向磁場(chǎng)對(duì)其控制機(jī)理進(jìn)行研究,包括電極直徑、觸頭材料、開(kāi)距、縱向磁場(chǎng)對(duì)電弧特性和開(kāi)斷能力的影響，探索大開(kāi)距真空電弧陽(yáng)極斑點(diǎn)形成機(jī)理，為我國(guó)高電壓等級(jí)單斷口真空滅弧室的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)，本研究具有重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值。

毫弧度（milliradian，簡(jiǎn)稱(chēng)mrad），也稱(chēng)密位（mil），是一種在幾何學(xué)和應(yīng)用物理學(xué)上用來(lái)測(cè)量平面角的SI導(dǎo)出單位，相當(dāng)于1弧度的千分之一，經(jīng)常被用于校正火器瞄具。一個(gè)360度圓周所對(duì)應(yīng)的弧度為2π，也就是2000π（6283.185）個(gè)密位。

角距歷史

密位在十九世紀(jì)中期首先為洛桑大學(xué)教授Charles-Marc Dapples （1837–1920）首先使用。

第一次世界大戰(zhàn)初期，法國(guó)軍隊(duì)試驗(yàn)性的使用milliemes （圓周/6400）作為炮兵角度度量單位替代了decigrade （圓周/4000）。英國(guó)軍隊(duì)隨后也效仿采用，取代了度與分。 隨后是美國(guó)軍隊(duì)。而瑞典軍隊(duì)一直使用"streck" （圓周/6300），這個(gè)最接近于毫弧度，但于2007年也采用了北約標(biāo)準(zhǔn)的密位（mil）。十月革命后，蘇俄軍隊(duì)采用了公制度量體系，并規(guī)定6000密位為1個(gè)圓周。

隨著計(jì)算機(jī)的普及，普遍不再使用老式標(biāo)準(zhǔn)里修約過(guò)的密位，而是直接使用數(shù)學(xué)上精確的毫弧度。

角距數(shù)學(xué)原理

角度足夠小的時(shí)候，有：

這使得三角學(xué)計(jì)算可以用簡(jiǎn)單的算術(shù)來(lái)近似。

1密位接近于1個(gè)毫弧度。因此

架空電力線(xiàn)是由桿塔連接的明線(xiàn)，其中弧垂的彎曲程度最大，因此它的大小決定了架空線(xiàn)路的松緊程度和線(xiàn)路桿塔的高度。研究弧垂相關(guān)問(wèn)題首先要了解影響弧垂的因素有哪些。影響弧垂大小的因素主要包括:導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)力、傳輸容量、大氣溫度、風(fēng)、導(dǎo)線(xiàn)覆冰等。導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)力是決定弧垂大小的主要因素，在架線(xiàn)施工的時(shí)候己經(jīng)對(duì)導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)力和弧垂的相關(guān)情況進(jìn)行了考慮。應(yīng)力的大小直接決定了線(xiàn)路的弧垂的大小，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)的應(yīng)力變大時(shí)線(xiàn)路的弧垂會(huì)變小。

等高檔距的弧垂計(jì)算公式為：在實(shí)際的工程中當(dāng)弧垂f與檔距l(xiāng)之比小于10%時(shí)，采用平拋物線(xiàn)計(jì)算公式，可得最大弧垂的計(jì)算公式為：

式中：

真空開(kāi)關(guān)利用真空作為主觸頭間的絕緣介 質(zhì)和滅弧介質(zhì)。真空以其極為優(yōu)異的絕緣強(qiáng)度和熄弧 能力給真空開(kāi)關(guān)帶來(lái)了一系列優(yōu)點(diǎn)：

(1)燃弧時(shí)間短、分?jǐn)嗄芰?qiáng)。交流真空電弧在觸 頭分開(kāi)后電流第一次過(guò)零時(shí)或過(guò)零前即可熄滅，從而 具有很強(qiáng)的熄弧能力。

(2)體積小、重量輕。因觸頭開(kāi)距很小，對(duì)操動(dòng)機(jī) 構(gòu)負(fù)擔(dān)減輕，隨之體積和重量只是普通開(kāi)關(guān)的1/3～ 1/2。

(3)壽命長(zhǎng)，維修量小，適合于重載和頻繁操作。

(4)操作功小，振動(dòng)和噪聲相應(yīng)減小。

(5)不僅能開(kāi)斷工頻電流，還有開(kāi)斷高頻電流的能 力。

(6)電弧不外露，不會(huì)引起周?chē)兹?、易爆物質(zhì)的 燃燒和爆炸。特別適合于有沼氣和煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦 井中使用。

真空開(kāi)關(guān)的主要缺點(diǎn)。

(1)在特定的條件下可能產(chǎn)生較高的操作過(guò)電壓。

(2)真空度的檢測(cè)比較困難，而保持一定的真空度 是真空滅弧的必要條件。

(3)價(jià)格較高，因制造真空滅弧室的材質(zhì)特殊、工 藝嚴(yán)格。